低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行信息交換和通訊以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中常用的信息傳感設(shè)備之一。由于物聯(lián)網(wǎng)涉及范圍較廣，當(dāng)無線傳感器被應(yīng)用于野外進(jìn)行信息的采集時，其壽命成為控制成本的關(guān)鍵。然而由于野外獲取電能的途徑有限，因此傳統(tǒng)的無線傳感器通常使用太陽能發(fā)電配合鋰電池儲電并供電的方式為無線傳感器的其他模塊進(jìn)行供電，然而目前的無線傳感器存在功耗大、電池容量小、電池輸出電壓波動大、需要頻繁更換鋰電池等缺點。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠有效降低平均能耗、輸出電壓穩(wěn)定的低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，以進(jìn)一步提高其使用壽命。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案如下。
[0005]—種低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，包括太陽能電池、充電控制電路、鋰電池、開關(guān)電源模塊、傳感器模塊、信號調(diào)理電路、CPU以及射頻模塊，CPU內(nèi)置T1定時器和T2定時器；所述太陽能電池、充電控制電路和鋰電池依次連接，充電控制電路的輸出端連接開關(guān)電源模塊的輸入端；所述CPU的輸入端經(jīng)信號調(diào)理電路分別與太陽能電池、充電控制電路以及傳感器模塊的輸出端連接，CPU的信號輸出端分別與射頻模塊、傳感器模塊、開關(guān)電源模塊以及充電控制電路的受控端連接，所述CPU還與射頻模塊相互通訊。
[0006]上述低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，所述CPU與充電控制電路之間串接有CMOS管。
[0007]由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型所取得技術(shù)進(jìn)步如下。
[0008]本實用新型通過設(shè)置T1定時器和T2定時器來使CPU、開關(guān)電源模塊、傳感器模塊以及射頻模塊周期性進(jìn)入低功耗狀態(tài)，從而起到降低無線傳感器的平均功耗和穩(wěn)定輸出電壓的作用，延長了鋰電池的使用壽命，提高了無線傳感器的使用壽命。本實用新型還通過對太陽能電池和充電控制模塊輸出信號的計算來控制充電控制電路的工作狀態(tài)，使無線傳感器能夠解決電源的自助供應(yīng)問題。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的電氣原理框圖。
[0010]圖中各標(biāo)號表示為:1.太陽能電池，2.充電控制電路，3.鋰電池，4.開關(guān)電源模塊，5.傳感器模塊，6.信號調(diào)理電路，7.CPU，8.射頻模塊；
[0011]Vbat.鋰電池電壓，Vin.太陽能電池輸出電壓，Vout.開關(guān)電源輸出電壓；
[0012]PD-SW.開關(guān)電源低功耗控制信號，PD-RF.射頻模塊低功耗控制信號，PD-SENS0R. 傳感器低功耗控制信號；EN-CRG.充電控制信號。
【具體實施方式】
[0013]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0014]本實用新型的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。包括太陽能電池1、充電控制電路2、鋰電池
3、開關(guān)電源模塊4、傳感器模塊5、信號調(diào)理電路6、CPU7以及射頻模塊8，CPU內(nèi)置T1定時器和T2定時器。
[0015]太陽能電池1、充電控制電路2和鋰電池3依次連接，用于通過太陽能電池發(fā)電，并在充電控制電路的控制下為鋰電池充電；充電控制電路2的受控端通過CPU發(fā)出的充電控制信號EN-CRG觸發(fā)。CPU的AD2輸入端與充電控制電路2的輸出端連接，輸入鋰電池電壓Vbat ;CPU的AD3輸入端與太陽能電池的輸出端連接，輸入太陽能電池輸出電壓Vin ;CPU根據(jù)AD2和AD3的信號進(jìn)行運算處理，并根據(jù)計算結(jié)果向充電控制電路發(fā)出充電控制信號，解決電源的自助供應(yīng)問題。本實施例中，CPU與充電控制電路之間串接有CMOS管，用于在CPU的充電控制信號下向充電控制電路發(fā)出脈沖控制信號，對充電控制電路的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。
[0016]充電控制電路2的輸出端連接開關(guān)電源模塊4的輸入端，為開關(guān)電源模塊輸入工作電壓；開關(guān)電源模塊輸出電壓Vout。本實用新型中，開關(guān)電源模塊的受控端連接CPU的信號輸出端，CPU通過輸出開關(guān)電源低功耗控制信號PD-SW控制開關(guān)電源模塊的工作狀態(tài)，來實現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定的目的。
[0017]CPU的AD1輸入端經(jīng)信號調(diào)理電路6連接傳感器模塊5，即傳感器模塊采集的信號經(jīng)信號調(diào)理電路處理后傳輸給CPU的ADI ;CPU的信號輸出端與傳感器模塊5的受控端連接，為傳感器模塊輸出傳感器低功耗控制信號H)-SENS0R，用于對傳感器模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。
[0018]CPU還與射頻模塊8相互通訊，不僅用于進(jìn)行射頻信號的接受與發(fā)送，CPU還向射頻模塊發(fā)送射頻模塊低功耗控制信號H)-RF來控制射頻模塊的工作狀態(tài)。其中，射頻模塊通過recv、send與CPU接口完成數(shù)據(jù)的傳輸，通過rf_s和rf_r信號對外進(jìn)行射頻信號的發(fā)送接收。
[0019]本實施例中，開關(guān)電源模塊采用TPS63020，CPU采用STM32微處理器，射頻模塊采用 CC2420。
[0020]本實用新型工作時，通過設(shè)定T1定時器和T2定時器的時間值來調(diào)整CPU的工作狀態(tài)以及開關(guān)電源模塊4、傳感器模塊5以及射頻模塊8的工作狀態(tài)，具體工作原理如下。
[0021]步驟一:CPU上電啟動后，首先使輸出的低功耗控制信號PD_SW、PD_SENSOR、PD_RF都為低電平。
[0022]步驟二:設(shè)置T1定時器為CPU周期定時模式，即CPU的工作周期；設(shè)置T2定時器為開關(guān)電源模塊、傳感器模塊以及射頻模塊的工作時間。
[0023]步驟三:T1定時器定時時間到時，喚醒CPU，CPU使輸出的低功耗控制信號PD_SW、PD_SENS0R、PD_RF都為高電平，開關(guān)電源模塊、傳感器模塊、射頻模塊進(jìn)入工作狀態(tài)；同時啟動T2定時器。
[0024]步驟四:T2定時器定時時間到，CPU使輸出的低功耗控制信號PD_SW、PD_SENS0R、PD_RF都為低電平，開關(guān)電源模塊、傳感器模塊、射頻模塊停止工作，進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，其特征在于:包括太陽能電池(1)、充電控制電路(2)、鋰電池(3 )、開關(guān)電源模塊(4 )、傳感器模塊(5 )、信號調(diào)理電路(6 )、CPU (7 )以及射頻模塊(8 )，CPU內(nèi)置T1定時器和T2定時器；所述太陽能電池(1)、充電控制電路(2)和鋰電池(3)依次連接，充電控制電路(2)的輸出端連接開關(guān)電源模塊(4)的輸入端；所述CPU的輸入端經(jīng)信號調(diào)理電路(6)分別與太陽能電池(1)、充電控制電路(2)以及傳感器模塊(5)的輸出端連接，CPU的信號輸出端分別與射頻模塊(8)、傳感器模塊(5)、開關(guān)電源模塊(4)以及充電控制電路(2)的受控端連接，所述CPU還與射頻模塊(8)相互通訊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，其特征在于:所述CPU與充電控制電路之間串接有CMOS管。
【專利摘要】一種低功耗物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器，包括太陽能電池、充電控制電路、鋰電池、開關(guān)電源模塊、傳感器模塊、信號調(diào)理電路、CPU以及射頻模塊，CPU內(nèi)置T1定時器和T2定時器；太陽能電池、充電控制電路和鋰電池依次連接，充電控制電路的輸出端連接開關(guān)電源模塊的輸入端；CPU的輸入端經(jīng)信號調(diào)理電路分別與太陽能電池、充電控制電路以及傳感器模塊的輸出端連接，CPU的信號輸出端分別與射頻模塊、傳感器模塊、開關(guān)電源模塊以及充電控制電路的受控端連接，CPU還與射頻模塊相互通訊。本實用新型能夠使CPU、開關(guān)電源模塊、傳感器模塊以及射頻模塊周期性進(jìn)入低功耗狀態(tài)，從而起到降低無線傳感器的平均功耗和穩(wěn)定輸出電壓的作用。
【IPC分類】H02J7/35, G01D21/00
【公開號】CN205138530
【申請?zhí)枴緾N201520847027
【發(fā)明人】劉鋒
【申請人】保定市心慧教育技術(shù)裝備有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年10月29日